DE3447632A1 - MOLDING PROCESS FOR HIGH PRECISION GLASS PRODUCTS - Google Patents

MOLDING PROCESS FOR HIGH PRECISION GLASS PRODUCTS

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DE3447632A1
DE3447632A1 DE19843447632 DE3447632A DE3447632A1 DE 3447632 A1 DE3447632 A1 DE 3447632A1 DE 19843447632 DE19843447632 DE 19843447632 DE 3447632 A DE3447632 A DE 3447632A DE 3447632 A1 DE3447632 A1 DE 3447632A1
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mold
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VONKREISLER SCHÖNWALD fciSKOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNER 3447632VONKREISLER SCHÖNWALD fciSKOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNER 3447632

PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

Dr.-Ing. von Kreisler 11973
Dr.-Ing. K. W. Eishold 11981
Dr.-Ing. by Kreisler 11973
Dr.-Ing. KW Eishold 11981

Kabushiki Kaisha Ohara Kogaku [£"]Π9· Κ. SchönwaldKabushiki Kaisha Ohara Kogaku [£ "] Π 9 · Κ. Schönwald

Garasu Seizosho rviVu «ι ι v Garasu Seizosho rviVu «ι ι v

Dipl.-Chem. Alek von KreislerDipl.-Chem. Alek von Kreisler

1-15-30, Oyama, Dipl.-Chem. Carola Keller1-15-30, Oyama, Dipl.-Chem. Carola Keller

Sagamihara-shi Dipl.-Ing. G. SeltingSagamihara-shi Dipl.-Ing. G. Selting

Kanagawa-ken, Japan Dr. H.-K. WernerKanagawa-ken, Japan Dr. H.-K. Werner

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF
D-5000 KÖLN 1
DEICHMANNHAUS AT THE MAIN RAILWAY STATION
D-5000 COLOGNE 1

Sg-Da/FeSg-Da / Fe

27. Dezember 1984December 27, 1984

Formgebungsverfahren für Hochpräzisions-GlasprodukteShaping process for high-precision glass products

Die Erfindung betrifft ein Formgebungsverfahren für Hochpräzisions-Glasprodukte durch Aufheizen und Erweichen eines Glasstücks zumindest in seinem Oberflächenbereich und durch Formen des Glasstücks durch
Pressen des Glasstücks zwischen Formoberflächen von zwei Formen.
The invention relates to a shaping method for high-precision glass products by heating and softening a piece of glass at least in its surface area and by shaping the piece of glass through
Pressing the piece of glass between mold surfaces of two molds.

Derartige Verfahren werden insbesondere für optische Linsen mit hoher Oberflächengenauigkeit und Dickengenauigkeit verwendet. Um optische Elemente aus GlasSuch methods are used in particular for optical lenses with high surface accuracy and thickness accuracy used. To optical elements made of glass

herzustellen, ist ein Verfahren bekannt, das ein altes traditionelles Schneid- und Schleifverfahren ersetzend darauf gerichtet ist, ein geformtes Glasprodukt direkt durch Vorbereiten eines Glasstückes für jedes gewünschte optische Element und das Pressen dieses Glasstückesa process is known which replaces an old traditional cutting and grinding process aims to make a molded glass product directly by preparing a piece of glass for each desired one optical element and the pressing of this piece of glass

zwischen Formoberflächen eines Formpaares zu erzeugen. Dieses bekannte Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß der Formgebungsvorgang nicht ausreicht, um eine gewünschte Oberflächengenauigkeit und Oberflächenqualität,to generate between mold surfaces of a mold pair. However, this known method has the disadvantage that the shaping process is not sufficient to produce a desired Surface accuracy and surface quality,

Telefon: (Q221) 13.1041 · -[elex: 8882^07 dppqd ■ Telegramm: Dompatent KölnTelephone: (Q221) 13.1041 · - [elex: 8882 ^ 07 dppqd ■ Telegram: Dompatent Cologne

sowie eine gewünschte Genauigkeit in den Dimensionen, einschließlich der Dicke der Linse zu erhalten. Entsprechend sind schwierige aufeinanderfolgende Arbeitsvorgänge einschließlich der Grobmaterialabtragung und dem Präzisionsschleifen erforderlich, mit der Ergebnis, daß zusätzlich Zeit und Arbeit aufgewendet werden müssen. as well as to obtain a desired accuracy in the dimensions, including the thickness of the lens. Corresponding are difficult sequential operations including the removal of coarse material and required for precision grinding, with the result that additional time and labor must be expended.

Verschiedene Formgebungstechniken sind vorgeschlagen und angewandt worden, um die zuvorbeschriebenen Arbeitsgänge nach der Formgebung zu vermeiden. Es ist das Ziel, daß die mit diesen Arbeitstechniken hergestellten Endprodukte im allgemeinen eine Oberflächenqualität, d.h. eine Oberflächenrauhheit von +0,02μΐη, eine Oberflächengenauigkeit innerhalb von sechs Newton1sehen Ringen, einer Unregelmäßigkeit innerhalb von λ/2 und eine Dickengenauigkeit innerhalb von ca. +50μΐη aufweisen sollen.Various molding techniques have been proposed and used in order to avoid the post-molding operations described above. The aim is that the end products manufactured with these working techniques generally have a surface quality, i.e. a surface roughness of + 0.02μΐη, a surface accuracy within six Newton 1 rings, an irregularity within λ / 2 and a thickness accuracy within approx. + 50μΐη should have.

Um diesen Anforderungen zu genügen, sollten Überlegungen über solche Faktoren angestellt werden, wie eine geeignete Glaszusammensetzung für diese Formgebungsweise, das Abmessen eines zu formenden Glasstückes mit einer geeignet berücksichtigten überschußmenge, Dimensionen und Gestalt, Oberflächenqualität und andere Eigenschaften, eine Wärmebehandlung des Glasstückes als Vorbehandlung und die Temperaturverteilung in dem Glasstück unmittelbar vor der Formgebung, ein Verfahren zum Abstützen des Glasstückes, das für eine Formoberfläche einer Form verwendete Material, Oberflächenqualität, Oberflächengenauigkeit und eine Dimensionsplanung, die die Kontraktion nach der Formgebung berücksichtigt, die Temperatur der Form, die genaue symmetrische Anordnung der Formen, die Zeitpunkteinstellung für den Kontakt und das enge Anliegen der Formen gegen das Glasstück, der Formgebungsdruck der Formen und die Viskosität oderIn order to meet these requirements, considerations should be made about such factors as a suitable glass composition for this type of shaping, including measuring a piece of glass to be shaped an appropriately considered excess quantity, dimensions and shape, surface quality and other properties, a heat treatment of the glass piece as Pretreatment and the temperature distribution in the piece of glass immediately before shaping, a method for Supporting the piece of glass, the material used for a mold surface of a mold, surface quality, Surface accuracy and a dimensional planning that takes into account the contraction after shaping that Temperature of the mold, the exact symmetrical arrangement of the molds, the timing for contact and the tightness of the molds against the glass piece, the molding pressure of the molds and the viscosity or

der Wert des plastischen Flusses, sowie das Volumen, das aus dem Temperaturabfall des Glasstückes resultiert oder die Dimensionsänderung aufgrund der Kontraktion in Preßrichtung und die Bewegungsgeschwindigkeit und der Verschiebungsabstand, die Beendigung der Bewegung der Formen, die einer solchen Dimensionsänderung entspricht und die genaue Steuerung der relativen Position eines Abstandes zwischen den Formen und die Haltezeit für das geformte Glas in den Formen.the value of the plastic flow, as well as the volume resulting from the temperature drop of the piece of glass or the dimensional change due to the contraction in the pressing direction and the moving speed and the Displacement distance, the termination of the movement of the forms, which corresponds to such a dimensional change and precise control of the relative position of a spacing between the molds and the holding time for the shaped glass in shapes.

Unter diesen zu berücksichtigenden Faktoren beträgt die Bewegungsgeschwindigkeit der Form im Endstadium der Formgebung des Glasstückes bei normalen optischen Linsen 0,5 bis 2μπι/8θσ im schnellsten Fall, und der Verschiebungsabstand beträgt einige um bis zu einigen μπι-Zehnereinheiten in Einheiten der gesamten Bewegungsdistanz . Die Genauigkeit in der Steuerung der Bewegungsgeschwindigkeit und der Verlagerungsdistanz hat jedenfalls einen großen Einfluß auf die Genauigkeit der optisehen Elemente.Among these factors to consider, the speed of movement of the mold in the final stage is the Shaping of the glass piece with normal optical lenses 0.5 to 2μπι / 8θσ in the fastest case, and the displacement distance amounts to a few to a few μπι tens units in units of total travel distance. In any case, the accuracy in the control of the movement speed and the displacement distance has a great influence on the accuracy of the optical elements.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Formgebungsverfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das präzise die Bewegungsgeschwindigkeit und den Verlagerungsbetrag der Form unter Berücksichtigung der zuvorbeschriebenen und zu berücksichtigenden Faktoren steuern kann.The invention is based on the object of a molding method of the type mentioned to create that precisely the speed of movement and the Shift amount of the mold taking into account the factors previously described and to be taken into account can control.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß während des Pressens eine relative Zustellbewegung der Formen aufeinander zu durchgeführt wird, die der Dimensionsänderung eines zwischen dem Formenpaar angeordneten aufgeheizten Abstandssteuerteils mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der im wesentlichen gleich oder größer ist als der des Glas-To achieve this object it is provided according to the invention that a relative feed movement occurs during the pressing of the shapes is carried out towards one another, the dimensional change of one between the pair of shapes arranged heated distance control part with a thermal expansion coefficient that is in the is substantially equal to or greater than that of the glass

Stückes, angepaßt ist, wobei das Abstandssteuerteil eine thermische Kontraktion in Preßrichtung um einen Betrag, der im wesentlichen gleich oder größer ist als der des Glasstückes in Preßrichtung aufgrund des Abkühlens des Glasstücks, ausführen kann und diese Dimensionsänderung des Abstandssteuerteils infolge der thermischen Kontraktion aufgrund seiner Abkühlung entsteht.Piece, is adapted, wherein the distance control member a thermal contraction in the pressing direction by one Amount substantially equal to or greater than that of the piece of glass in the pressing direction due to cooling of the glass piece, and this dimensional change of the distance control part due to the thermal Contraction arises due to its cooling.

Die Bewegung der Formen während des Pressens wird erfindungsgemäß von einem Abstandssteuerteil kontrolliert, das als von den Formen verschiedenes Teil vorgesehen ist, aber im innigen Kontakt mit den Formen ist. Das Material dieses Abstandssteuerteils ist ausgewählt aus Materialien mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der gleich oder größer ist als der thermische Ausdehnungskoeffizient des zu pressenden Glasstückes (wobei der Temperaturbereich der Messung unterhalb der unteren Kühltemperatur ist) und die relative Bewegung der Formen während des Pressens folgt deshalb der Dimensionsänderung aufgrund der thermischen Kontraktion des Abstandssteuerteils (d.h. Abnahme der Dimension des Abstandssteuerteils die gleich oder größer ist als die Abnahme in der Dicke des Glasstückes in Preßrichtung aufgrund der thermischen Kontraktion), wodurch der Druck der Formoberflächen der Formen gegen das Glasstück und die Bewegungsgeschwindigkeit der Formen präzise gesteuert werden kann.The movement of the molds during pressing becomes according to the invention controlled by a distance control part provided as a part different from the shapes is, but is in intimate contact with the forms. The material of this clearance control part is selected made of materials with a coefficient of thermal expansion that is equal to or greater than the coefficient of thermal expansion of the piece of glass to be pressed (where the temperature range of the measurement below the lower cooling temperature) and the relative movement of the molds during pressing follows hence the dimensional change due to the thermal contraction of the clearance control part (i.e., decrease in Dimension of the clearance control part that is equal to or greater than the decrease in the thickness of the piece of glass in the pressing direction due to the thermal contraction), whereby the pressure of the mold surfaces against the molds the piece of glass and the speed of movement of the molds can be precisely controlled.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist gekennzeichnet durch das Detektieren einer vorbestimmten Temperatur, wenn ein Abstand zwischen den gegenüberliegenden Formoberflächen des Formenpaars während des Pressens des Glasstückes auf einen Abstandsbetrag reduziert ist, bei dem die Relativbewegung der Formen beendet werden soll, wobei diese Temperatur diesem Abstandsbetrag des Ab-A further development of the invention is characterized by the detection of a predetermined temperature, if there is a distance between the opposing mold surfaces of the pair of molds during the pressing of the The glass piece is reduced to a distance at which the relative movement of the forms is to be ended, where this temperature corresponds to the amount of the distance

Standssteuerteils, der sich mit der begleitenden Relativbewegung der Formen verringert hat, entspricht und das übertragen eines Detektionssignals an ein die Bewegung der Formen steuerndes Steuersystem, um die Relativbewegung der Formen zu beenden.Stand control part, which has decreased with the accompanying relative movement of the forms, corresponds to and transmitting a detection signal to a control system controlling the movement of the molds to determine the relative movement of the forms to finish.

Die Temperatur des Abstandssteuerteils wird zu einem Zeitpunkt gemessen, an dem der Abstand zwischen einem Formenpaar der Abnahme der Dimension des Abstandssteuerteils auf einen vorbestimmten Wert aufgrund der thermischen Kontraktion infolge des Temperaturabfalls folgend eine vorbestimmte Entfernung erreicht hat, und ein Meßsignal wird einem Formbewegungssteuersystem übertragen, um die Bewegung der Form zu beendigen, wodurch der Abstand zwischen den Formoberflächen der Formen im Endstadium des Pressens präzise gesteuert wird.The temperature of the distance control part is measured at a point in time when the distance between a Form pair of the decrease in the dimension of the distance control part to a predetermined value due to the has reached a predetermined distance following thermal contraction due to the temperature drop, and a measurement signal is transmitted to a mold motion control system to stop the mold from moving, whereby the distance between the mold surfaces of the molds in the final stage of pressing is precisely controlled.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. 20In the following, exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings. 20th

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 einen vertikalen Querschnitt durch ein Glasstück im erhitzten und aufgeweichten Zustand, Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch das Glasstück1 shows a vertical cross section through a piece of glass in the heated and softened state, 2 shows a vertical section through the piece of glass

und die Formteile unmittelbar vor dem Beginn des Pressens,and the molded parts just before the start of pressing,

Fig. 3 einen vertikalen Schnitt gemäß Fig. 2 während des Pressens zwischen Beginn und Ende der Formbewegung,3 shows a vertical section according to FIG. 2 during the pressing between the beginning and the end of the Shape movement,

Fign. 4(1} und 4(11) eine Seitenansicht bzw. eineFigs. 4 (1} and 4 (11) are a side view and a

Draufsicht eines in einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendeten Stützrings undTop view of a used in a further embodiment of the invention Support ring and

Fig. 5 einen Vertikalschnitt gemäß Fig. 1 für ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.FIG. 5 shows a vertical section according to FIG. 1 for a further exemplary embodiment of the invention.

~ Jp ~ ~ Jp ~

Eine Linse gemäß dem Beispiel 1 in Meniskusform hat einen äußeren Durchmesser von 12 mm, eine Mittendicke von 2,93 mm, die in Tabelle 1 gezeigten Krümmungsradien und besteht aus Lanthan-Borat-Glas.
5
A lens according to Example 1 in meniscus shape has an outer diameter of 12 mm, a center thickness of 2.93 mm, the radii of curvature shown in Table 1 and consists of lanthanum borate glass.
5

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist ein scheibenähnliches Glasstück 1, das aus einer vorbestimmten Menge Lanthan-Borat-Glas besteht und das einen geringfügig größeren Durchmesser aufweist als der Durchmesser der Formoberflächen der Formen, auf einem Stützring 3 angeordnet. Der Stützring 3 besteht aus einem dünnen Messingblech, das an einer inneren Wand eines Abstandhalters 2 mit einer kurzen zylindrischen Gestalt aufgehängt ist. Der Abstandhalter 2 besteht aus nichtrostendem Stahl mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten von 180x10 /0C. Dieser lineare Ausdehnungskoeffizient ist größer als der von Glas. Der Abstandhalter 2 hat die Funktion eines Teils, das das Intervall zwischen einem Formenpaar steuert. Die Zusammenstellung aus dem Glasstück 1, dem Abstandhalter 2 und dem Stützring 3 wird in einer nicht dargestellten Quarzröhre länger als zehn Minuten graduell bis auf 69O0C erhitzt. Diese Temperatur übersteigt geringfügig die untere Kühltemperatur des Glases (strain point) von 6820C, wobei die Temperatür der Zusammenstellung mit einem Infrarot-Strahlenthermometer (nicht dargestellt) mit einer Genauigkeit von +10C gemessen wird. Dann wird das Glas mit einer bekannten äußeren Wärmequelle für eine kurze Zeitspanne über 7000C, das ist der Umwandlungspunkt, bis zu 764°C erhitzt, wobei diese Temperatur die Temperatur des Erweichungspunktes (7420C) übersteigt. Der Abstandhalter 2 wird durch dieses schnelle Aufheizen auf 7570C erhitzt und dehnt sich dadurch aus, wobei er seine Dimension in Preßrichtung vergrößert. Bezüglich des Glasstückes werden dessen obere und untere Oberfläche nurAs shown in FIG. 1, a disk-like glass piece 1, which is made of a predetermined amount of lanthanum borate glass and has a diameter slightly larger than the diameter of the mold surfaces of the molds, is arranged on a support ring 3. The support ring 3 consists of a thin brass sheet which is suspended on an inner wall of a spacer 2 with a short cylindrical shape. The spacer 2 is made of stainless steel with a linear expansion coefficient of 180x10 / 0 C. This linear expansion coefficient is greater than that of glass. The spacer 2 has a function of a part that controls the interval between a pair of molds. The combination of the piece of glass 1, the spacer 2 and the support ring 3 is gradually heated to 69O 0 C for more than ten minutes in a quartz tube (not shown). This temperature slightly exceeds the strain point of the glass (strain point) of 682 0 C, the temperature of the door compilation (not shown) with an infrared radiation thermometer is measured with an accuracy of +1 0 C. Then, the glass with a known external source of heat for a short period of time over 700 0 C, which is the transition point, heated up to 764 ° C, which temperature exceeds the temperature of the softening point (742 0 C). The spacer 2 is heated by this rapid heating to 757 0 C and expands by the fact, wherein it increases its dimension in the pressing direction. As for the piece of glass, its upper and lower surfaces are only

f\ 7 f \ 7

auf 764°C (10 ' poise) durch das schnelle Aufheizen erhitzt. Daraus resultiert die Erzeugung einer großen Temperaturdifferenz und infolgedessen Viskositätsdifferenz zwischen den Außen- und Innenbereiche des Glas-Stückes. heated to 764 ° C (10 'poise) by rapid heating. This results in the generation of a large one Temperature difference and, as a result, viscosity difference between the outer and inner areas of the piece of glass.

Dann werden, wie in Fig. 2 gezeigt, das Glasstück 1 und der Abstandhalter 2 zwischen einer oberen Form 4 und einer unteren Form 5 angeordnet. Die obere Form 4 und die untere Form 5 werden auf eine konstante Temperatur von 6750C erhitzt, die niedriger ist als 7000C, dem Glasumwandlungspunkt. Dies erfolgt mit einem Heizelement 8, das in jeder Form 4 und 5 angeordnet ist. In diesem Beispiel ist der Abstandhalter 2 mit seiner unteren Endfläche auf einer Stufe 7 angeordnet, die im äußeren Umfangsbereich einer konkaven Formoberfläche der unteren Form 5 gebildet ist, wodurch eine ringförmige Kammer zwischen dem äußeren Umfang der Formoberfläche der unteren Form 5 und der inneren Wand des Abstandhalters 2 festgelegt ist. Das Glasstück 1 wird derart angeordnet, daß ein geringfügiger Abstand zwischen seiner unteren Oberfläche und der konkaven Formoberfläche der unteren Form 5 verbleibt.Then, as shown in FIG. 2, the glass piece 1 and the spacer 2 are placed between an upper mold 4 and a lower mold 5. The upper mold 4 and the lower mold 5 are heated to a constant temperature of 675 0 C, which is lower than 700 0 C, the glass transition point. This is done with a heating element 8 which is arranged in each mold 4 and 5. In this example, the spacer 2 is arranged with its lower end surface on a step 7, which is formed in the outer peripheral portion of a concave mold surface of the lower mold 5, creating an annular chamber between the outer periphery of the mold surface of the lower mold 5 and the inner wall of the Spacer 2 is set. The piece of glass 1 is arranged so that a slight space remains between its lower surface and the concave mold surface of the lower mold 5.

Nachdem das Glasstück 1 in diese Lage gebracht worden ist, wird die obere Form 4 nach unten, wie in Fig. 3 gezeigt, verschoben und deren konvexe Formoberfläche wird in Kontakt mit der oberen Oberfläche des Glasstückes 1 gebracht. Das Glasstück 1 wird von der oberen Form 4 nach unten gedrückt, wobei die obere und die seitliche Oberfläche des Glasstückes leicht deformiert wird. Nach einer kurzen Zeitspanne wird die untere Oberfläche des Glasstückes 1 in Kontakt mit der Formoberfläche der unteren Form 5 gebracht und daraufhin wird mit dem Pressen des Glasstückes 1 begonnen. Das Pressen schreitet fort, wobei eine überschüssige GlasmengeAfter the piece of glass 1 has been brought into this position, the upper mold 4 is lowered, as in FIG. 3 shown shifted and its convex shape surface is in contact with the top surface of the glass piece 1 brought. The piece of glass 1 is pressed down by the upper mold 4, the upper and the lateral surface of the piece of glass is slightly deformed. After a short period of time, the lower surface becomes of the glass piece 1 is brought into contact with the mold surface of the lower mold 5 and then is started pressing the piece of glass 1. The pressing continues, with an excess amount of glass

durch einen Spalt zwischen den äußeren Rändern der Formoberflächen der oberen und unteren Formen 4 und 5 in die Kammer zwischen dem Abstandhalter 2 und den äußeren Rändern der Formoberflächen der Formen 4 und 5 fließt. Der Stützring 3 besteht aus einem Material, das eine ausreichende Verformbarkeit aufweist. Der Stützring 3 verformt sich sofort unter dem Druck der plastisch fließenden überschußmenge des Glasstückes 1, so daß der Stützring 3 das Fließen des überschüssigen Glases in keinem Fall verhindert.through a gap between the outer edges of the mold surfaces of the upper and lower molds 4 and 5 in the chamber between the spacer 2 and the outer Edges of the mold surfaces of molds 4 and 5 flow. The support ring 3 consists of a material that a has sufficient deformability. The support ring 3 is immediately deformed under the pressure of the plastic flowing excess amount of the glass piece 1, so that the support ring 3 prevents the flow of excess glass in in no case prevented.

Kurz nach dem Beginn des Pressens des Glasstückes 1 wird eine Stufe 6 um die Formoberfläche der oberen Form 4 herum in Kontakt mit der oberen Endfläche des Abstandhalters 2 gebracht und danach sind die oberen und unteren Endflächen des Abstandhalters 2 in innigem Kontakt mit den Stufen 6 und 7 der oberen und unteren Formen 4 und 5, so daß die Formenpaare 4 und 5 den Abstandhalter 2 mit einem Preßdruck von ca. 47 bar (48 Kg/cm2) bis zum Ende des Pressens des Glasstücks 1 halten. Der Abstand zwischen den Formoberflächen der Formen 4 und 5 wird von der Dimension des Abstandhalters 2 gesteuert, die durch die thermische Kontraktion des Abstandhalters 2 in Preßrichtung aufgrund des Temperaturabfalls bestimmt ist.Shortly after the start of the pressing of the glass piece 1, a step 6 around the mold surface of the upper mold 4 is brought into contact with the upper end surface of the spacer 2 and thereafter the upper and lower end surfaces of the spacer 2 are in intimate contact with the steps 6 and 4 7 of the upper and lower molds 4 and 5, so that the pairs of molds 4 and 5 hold the spacer 2 with a pressing pressure of approx. 47 bar (48 kg / cm 2 ) until the end of the pressing of the piece of glass 1. The distance between the mold surfaces of the molds 4 and 5 is controlled by the dimension of the spacer 2, which is determined by the thermal contraction of the spacer 2 in the pressing direction due to the temperature drop.

Nach Beginn des Pressens wird die Wärmezufuhr von den Heizelementen 8 in den Formen 4 und 5 gestoppt, wodurch das Aufheizen der Formen 4 und 5 beendet wird. Nach dem Beginn des Pressens steigt die Temperatur der Formen zunächst einmal aufgrund der großen Hitze auf der Oberfläche des Glasstücks 1, aber unmittelbar danach beginnen die Formen Wärme abzuleiten und die Temperatur der Formen fällt schneller als die der Oberfläche des Glasstücks 1. Andererseits leitet der Abstandhalter 2, der auf ungefähr die gleiche Temperatur wie die OberflächeAfter the start of pressing, the supply of heat from the heating elements 8 in the molds 4 and 5 is stopped, whereby the heating of molds 4 and 5 is stopped. After pressing starts, the temperature of the molds increases initially due to the great heat on the surface of the piece of glass 1, but start immediately afterwards the molds dissipate heat and the temperature of the molds drops faster than that of the surface of the piece of glass 1. On the other hand, the spacer 2 conducts, which is at approximately the same temperature as the surface

/to./ to.

- ja - - yes -

des Glasstücks 1 aufgeheizt worden ist, Wärme an die Atmosphäre ab und überträgt diese außerdem an die oberen und unteren Formen 4 und 5, denn zwischen dem Abstandhalter 2 und dem Glasstück 1 ist ein Abstand, und die Temperatur des Abstandhalters 2 fällt entsprechend schneller als die des Glasstücks 1.of the piece of glass 1 has been heated, heat to the atmosphere and also transfers it to the upper and lower molds 4 and 5, because between the spacer 2 and the glass piece 1 there is a gap, and the temperature of the spacer 2 falls correspondingly faster than that of the glass piece 1.

Die während des Preßvorgangs erzeugte Abnahme des Abstandes zwischen den Formoberflächen der oberen und unteren Formen 4 und 5 wird, wie zuvor beschrieben, durch den Kontraktionsbetrag des Abstandhalters 2 in Preßrichtung aufgrund des Abkühlens des Abstandhalters 2 gesteuert.The decrease in the distance produced during the pressing process between the mold surfaces of the upper and lower molds 4 and 5, as previously described, by the amount of contraction of the spacer 2 in the pressing direction due to the cooling of the spacer 2 controlled.

Während des Pressens überträgt das Glasstück 1 hauptsächlich Wärme an die Formoberflächen der Formen 4 und 5, und die Oberflächentemperatur des Glasstücks 1 fällt dadurch auf einen Punkt in der Nähe seiner Innentemperatur mit dem Ergebnis, daß die Temperaturverteilung graduell ausgeglichen ist und das Glasstück insgesamt bis in die Nähe der unteren Kühltemperatur (strain point) des Glases gekühlt ist, wenn das Pressen beendet ist. In der Zwischenzeit werden die oberen und unteren Oberflächen des Glasstücks 1, auf das durch Absenken der oberen Form 4 Druck aufgebracht wird, in innigen Kontakt mit der Formoberflächen der Formen 4 und 5 gebracht. Die Gestalt der Formoberflächen werden deshalb genau von der Oberfläche des Glasstücks 1 kopiert und eine überschüssige Glasmenge fließt aus dem Zwischenraum zwischen den Formoberflächen. Während die Zeit verstreicht und die Temperatur fällt, zieht sich das Glasstück 1 graduell zusammen und es wird schwer, es zu verformen. Da der Abstandhalter 2 während der gesamten Zeit mit einem Kontraktionsbetrag, der gleich oderDuring the pressing, the glass piece 1 mainly transfers heat to the mold surfaces of the molds 4 and 4 5, and the surface temperature of the glass piece 1 thereby falls to a point near its internal temperature with the result that the temperature distribution is gradually balanced and the glass piece as a whole is cooled to near the lower cooling temperature (strain point) of the glass when the pressing is finished is. In the meantime, the upper and lower surfaces of the glass piece 1, on which by lowering Pressure is applied to the upper mold 4 is brought into intimate contact with the mold surfaces of the molds 4 and 5. The shape of the mold surfaces are therefore precisely copied from the surface of the glass piece 1 and an excess amount of glass flows out of the space between the mold surfaces. During the time elapses and the temperature falls, the glass piece 1 gradually contracts and becomes difficult to close deform. Since the spacer 2 has a contraction amount equal to or

größer ist als der Kontraktionsbetrag des Glasstücks 1 in Preßrichtung, fortfährt zu schrumpfen, erhält das Glasstück 1 einen ausreichenden Druck, so daß entsprechend der enge Paßformkontakt zwischen den Formoberflächen der Formen 4 und 5 und den oberen und unteren Oberflächen des Glasstücks 1 während des gesamten Preßvorgangs aufrechterhalten bleibt, wodurch eine Verschlechterung der Oberflächengenauigkeit und Oberflächenqualität der zu formenden optischen Linsenflächen aufgrund der thermischen Kontraktion, wie beispielsweise Schrumpfen aufgrund von Kühlung, wirkungsvoll verhindert wird und eine genaue übertragung der Formoberflächen gewährleistet ist.is greater than the amount of contraction of the glass piece 1 in the pressing direction, continues to shrink, that is obtained Glass piece 1 has sufficient pressure so that correspondingly the close fitting contact between the mold surfaces of the molds 4 and 5 and the upper and lower surfaces of the glass piece 1 throughout the pressing process is maintained, causing a deterioration in surface accuracy and surface quality of the optical lens surfaces to be formed due to thermal contraction, such as Shrinkage due to cooling, is effectively prevented and an accurate transfer of the Form surfaces is guaranteed.

Die Dimension des Abstandhalters 2 in Preßrichtung, die dem Abstand zwischen den Formoberflächen der Formen 4 und 5 entspricht, der notwendig ist, um eine fertiggestellte Linse mit einer vorbestimmten Dicke zu erhalten, d.h. eine Position, an der die obere Form 4 ihre Zustellung beendet, sowie der Kontraktionsbetrag und die Temperatur des Abstandhalters 2, die dieser Dimension entsprechen, sind zuvor durch Berechnung und Experiment bestätigt worden. Wenn die Temperatur des Abstandhalters 2 einen Punkt erreicht hat, der einem notwendigen Kontraktionsbetrag entspricht, wird die Temperatur der Oberfläche des Abstandhalters 2 entsprechend gemessen und einem Bewegungssteuermechanismus für die oberen Form 4 zugeführt, um die Abwärtsbewegung der oberen Form 4 zu stoppen. Die Temperaturmessung kann mit einer bekannten Technik innerhalb eines Fehlerbereiches von +10C genau ausgeführt werden. Bei Beendigung der Bewegung der oberen Form 4 beträgt die Temperatur der oberen Form 4 664 0C und die der unteren Form 5 6680C. Unmittelbar nachdem die oberen Form 4The dimension of the spacer 2 in the pressing direction, which corresponds to the distance between the mold surfaces of the molds 4 and 5, which is necessary to obtain a finished lens with a predetermined thickness, i.e. a position at which the upper mold 4 finishes its infeed, and the amount of contraction and the temperature of the spacer 2 corresponding to this dimension have been previously confirmed through calculation and experiment. When the temperature of the spacer 2 has reached a point corresponding to a necessary amount of contraction, the temperature of the surface of the spacer 2 is measured accordingly and fed to a movement control mechanism for the upper mold 4 to stop the downward movement of the upper mold 4. The temperature measurement can be carried out accurately within an error range of +1 0 C using a known technique. Upon completion of the movement of the upper mold 4, the temperature of the upper mold 4664 0 C and the lower mold 5668 0 C. Immediately after the upper mold 4

angehoben wurde, wurde die Oberflächentemperatur des geformten Glasproduktes gemessen. Sie betrug 6730C. Danach wird das geformte Produkt mit dem Abstandhalter 2 herausgenommen und falls notwendig, ausgeglüht. Eine von dem überschüssigen Glas gebildeter Umfangsrand wird von dem geformten Produkt entfernt, wodurch ein Endprodukt erzeugt wird.was raised, the surface temperature of the molded glass product was measured. It amounted to 673 0 C. Thereafter, the molded product taken out with the spacer 2 and, if necessary, annealed. A peripheral edge formed by the excess glass is removed from the molded product, thereby producing a final product.

Das Glasstück 1 kann entsprechend dem zuvorbeschriebenen Verfahren zu einem optischen Element geformt werden, das eine sehr hohe Oberflächengenauigkeit und Oberflächenqualität aufweist. Einhundert mit dem Formverfahren dieses Beispiels erhaltene Glaslinsen weisen alle eine Oberflächenrauhigkeit ihrer optischen Oberfläche von +0,02μΐη, eine Oberflächengenauigkeit der optischen Oberfläche innerhalb von drei Newton'sehen Ringen in Bezug auf eine Referenzkrümmung, eine Unregelmäßigkeit von innerhalb λ/4 und eine Dickengenauigkeit von maximal +10μπι auf.The piece of glass 1 can be shaped into an optical element according to the method described above, which has a very high surface accuracy and surface quality. One hundred with the molding process Glass lenses obtained in this example all have a surface roughness of their optical surface of + 0.02μΐη, a surface accuracy of optical surface within three Newtons Rings with respect to a reference curvature, an irregularity within λ / 4, and a thickness accuracy of a maximum of + 10μπι.

Gemäß dem Beispiel 2 ist eine konkave Linse in Meniskusform, die einen äußeren Durchmesser von 32 mm, eine Mittendicke von 2,45 mm und einen Krümmungsradius, wie in Tabelle 1 angegeben, aufweist, aus einem Blei-Silikat-Glas gebildet.According to Example 2, a concave lens in a meniscus shape having an outer diameter of 32 mm is a Center thickness of 2.45 mm and a radius of curvature as indicated in Table 1, made of a lead-silicate glass educated.

In diesem Beispiel besteht das Abstandssteuerteil aus einem Abstandhalter 2 · mit einer Stufe 2A in seiner inneren Umfangsfläche, wie in Fig. 5 gezeigt. Als Stützteil wird ein Stützring 3' mit einem in seiner Innenseite in Form einer abfallenden Schulter abgesetzten Teil 3A verwendet. Dieser Stützring 3' weist gegenüber dem Stützring 3 gemäß Fig. 1 Vorteile hinsichtlich der Positionierung des Glasstückes 1' auf, denn der Boden-In this example the distance control part consists of a spacer 2x with a step 2A in it inner peripheral surface as shown in FIG. As a support part is a support ring 3 'with a stepped on its inside in the form of a sloping shoulder Part 3A used. This support ring 3 'has advantages over the support ring 3 according to FIG. 1 with regard to the Positioning the piece of glass 1 ', because the bottom

teil des Glasstücks I1 paßt generell in den abgesetzten Teil 3A des Stützrings 3'. Der Abstandhalter 2' besteht aus einem speziellen rostfreien Stahl mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten von 180xl0~ /0C, der größer ist als der des zu formenden Glases. Da das Glasstück I1 eine untere Kühltemperatur von 413°C aufweist, wird ein Umwandlungspunkt von 44O0C und ein Erweichungspunkt von 5900C verwendet.Part of the piece of glass I 1 generally fits into the stepped part 3A of the support ring 3 '. The spacer 2 'consists of a special stainless steel with a linear expansion coefficient of 180 × 10 ~ / 0 C, which is greater than that of the glass to be formed. Since the glass piece I 1 having a strain point of 413 ° C, a transition temperature of 44O 0 C and a softening point of 590 0 C is used.

Das Glasstück 1' wird auf 4200C vorerhitzt und dann sehr schnell erhitzt, so daß die Oberflächentemperatur auf 645°C (10 ' poise) ansteigt. Das Glasstück I1 wird bei einer auf 6410C eingestellten Temperatur des Abstandhalters 2" und einer auf 4250C eingestellten Temperatur der Form geformt. Die Bewegung der oberen Form 4 in Preßrichtung wird bei einer Abstandhaltertemperatur von 5240C gestoppt, woraufhin das Pressen beendet wird. Zu dieser Zeit beträgt die Temperatur der oberen Form 4 4010C, die der unteren Form 4020C und die Oberflächentemperatur des geformten Glasproduktes 4090C. Bei dem vorliegenden Beispiel sind die anderen Formrandbedingungen die gleichen, wie bei dem Beispiel 1.The glass piece 1 'is preheated to 420 0 C and then rapidly heated so that the surface temperature to 645 ° C (10' increases poise). The glass piece I 1 is formed at a set to 641 0 C temperature of the spacer 2 'and a set to 425 0 C temperature of the mold. The movement of the upper mold 4 in the pressing direction is stopped at a spacer temperature of 524 0 C, whereupon the pressing is terminated. at this time, the temperature of the upper mold 4401 0 C, the 409 0 C are the lower mold 402 0 C and the surface temperature of the shaped glass product in the present example, the other form of boundary conditions the same as in example 1 .

Alle bei Anwendung des bei diesem Beispiel verwendeten Verfahrens erhaltenen hundert Linsen weisen eine Oberflächenrauhigkeit von höchstens +Ο,ΟΙμπι, eine Oberflächengenauigkeit innerhalb von drei Newton Ringen und eine Unregelmäßigkeit innerhalb von λ/4, sowie eine Dickengenauigkeit von +7μ.ΐη auf.
30
All hundred lenses obtained using the method used in this example have a surface roughness of at most + Ο, ΟΙμπι, a surface accuracy within three Newton rings and an irregularity within λ / 4, and a thickness accuracy of + 7μ.ΐη.
30th

Die folgende Tabelle 1 zeigt zusammenfassend die Formrandbedingungen der Beispiele 1 und 2 und die Tabelle 2 zeigt Ergebnisse der Messungen der Oberflächengenauigkeit der Oberflächenrauhheit und der Dicke des geformten Produktes.The following table 1 summarizes the shape boundary conditions of Examples 1 and 2 and Table 2 shows results of measurements of surface accuracy the surface roughness and the thickness of the molded Product.

Al.Al.

TABEIxLE 1TABLE 1

— _______Zusainmensetzung- _______Composition Beispiel 1example 1 Beispiel 2Example 2 Erweichungspunkt (10 ' poise)
in 0C
Softening point (10 'poise)
in 0 C
Lanthan-
J3orat
Lanthanum
J3orat
BleisilikatLead silicate
Bedingungenconditions 13 4
Umwandlungspunkt (10 ' poise)
in 0C
13 4
Transformation point (10 'poise)
in 0 C
742742 590590
physikalische
Eigenschaften
physical
properties
Untere Kühltemperatur
(IO14'5 poise) in 0C
Lower cooling temperature
(IO 14 ' 5 poise) in 0 C
700700 440440
des Glasesof the glass Ausdehnungskoeffiz ient
(xlO~7/°C)
Expansion coefficient
(xlO ~ 7 / ° C)
682682 413413
Äußerer Durchmesser (ram)Outer diameter (ram) 7272 9898 Krümmungsradius der ersten
Oberfläche (mm)
Radius of curvature of the first
Surface (mm)
12,012.0 32,032.0
Linselens Rrümtnungsradius der zweiten
Oberfläche (mm)
Extension radius of the second
Surface (mm)
konkav
41,38
concave
41.38
konkav
45,28
concave
45.28
Mitteldicke (um)Average thickness (um) konvex
18,82
convex
18.82
konvex
214,0
convex
214.0
LinsenformLens shape 2,9302.930 2,4502,450 konvexer
Meniskus
more convex
meniscus
konkaver
Meniskus
concave
meniscus

Glasstück Oberflächentemperatur zu Beginn des Pressens ViskositätGlass piece surface temperature at the beginning of pressing viscosity

764+1764 + 1

6,76.7

Oberflächentemperatur bei Beendigung Surface temperature at termination

673±4673 ± 4

angenäherter Kontraktions-Maximalbetrag in μπι approximate contraction maximum amount in μπι

5,05.0

645+1645 + 1

1010

6,36.3

409^5409 ^ 5

33,133.1

(Fortsetzung)(Continuation)

ASAS

Beispiel 1example 1 Beispiel 2Example 2 Bedingungen " ■ Zusammensetzung
' ■
Conditions "■ Composition
'■
Lanthan-
Borat
Lanthanum
Borate
BleisilikatLead silicate
Abstandhalter MaterialSpacer material SUS 310SSUS 310S SUH 309SUH 309 Länge in mmlength in mm 15,38215,382 18,22418.224 Ausdehnungskoeffizient
(xlO~7/°C)
Expansion coefficient
(xlO ~ 7 / ° C)
180180 180180
Temperatur in 0C zu Beginn
des Pressens
Temperature in 0 C at the beginning
of pressing
757+3757 + 3 641+4641 + 4
Teitperatur in 0C bei Beendi
gung der Fornibewegung
Teitperatur in 0 C at the end
movement of the shape
650+5650 + 5 524+5524 + 5
Kontraktionsbetrag in μπιContraction amount in μπι 29,629.6 38,438.4 Form Temperatur in 0C unmittelbar
vor dem Pressen
Form temperature in 0 C immediately
before pressing
675+2675 + 2 425+2425 + 2
Temperatur in 0C obere Form
bei Beendigung untere Form
der Formbewegung
Temperature in 0 C upper form
at the end of the lower form
the shape movement
664+2
668+2
664 + 2
668 + 2
401+2
402+2
401 + 2
402 + 2

TABELLE 2TABLE 2 Beispiel 1example 1 Beispiel 2Example 2

Qberflachen- erste Obergenauigkeit fläche Qsurface- first upper precision area

zweite Oberfläche second surface

Krümmungsfehlertoleranz Curvature error tolerance

innerhalb N+2 innerhalb λ/4within N + 2 within λ / 4

N+3 innerhalb λ/4N + 3 within λ / 4

Krümmungsfehlertoleranz Curvature error tolerance

innerhalb N+3 innerhalb λ/4within N + 3 within λ / 4

innerhalb N+l innerhalb λ/4within N + l within λ / 4

OberflächenrauhigkeitSurface roughness

innerhalb
0
within
0

innerhalb ίο,01 pmwithin ίο, 01 pm

Dicke (3σ)Thickness (3σ)

innerhalb 10μwithin 10μ

innerhalb 7μwithin 7μ

- yf -- yf -

Im folgenden werden zusätzliche Erläuterungen zum erfindungsgemäßen Verfahren gegeben.Additional explanations regarding the invention are given below Procedure given.

Zum Ausführen der Erfindung kann Glas jeglicher Zusammensetzung verwendet werden und ein Produkt jeglicher Größe und Gestalt geformt werden. Die Erfindung ist zur Herstellung von sphärischen und asphärischen Linsen und verschiedenen anderen optischen Elementen einschließlich eines Prismas und von anderen für die Formgebung geeigneten lichtbrechenden Elemente anwendbar.Glass of any composition can be used in practicing the invention can be used and molded into a product of any size and shape. The invention is for Manufacture of spherical and aspherical lenses and various other optical elements including a prism and other light-refracting elements suitable for shaping.

Bezüglich der Gestalt des Glasstückes ist eine scheibenähnliche Gestalt, wie in den zuvorbeschriebenen Beispielen dargestellt, günstig, weil dies die Formgebung erleichtert. Die Form des Glasstückes ist jedoch nicht auf eine scheibenähnliche Form beschränkt, sondern jegliche zur Erzeugung der Gestalt eines Objektproduktes geeignete Gestalt kann verwendet werden. Die Glasmenge des Glasstückes sollte vorzugsweise etwas größer sein als die des Endproduktes unter Berücksichtigung eines Meßfehlers und falls überschüssiges Glasmaterial beim Formen des Produktes vorhanden ist, wird diese überschüssige Menge aus den Formoberflächen der Formen herausgedrückt. Zu diesem Zweck ist das Abstandssteuerteil in der Nähe des äußeren Umfangs der Formoberflächen mit etwas Abstand zwischen dem inneren Umfang des Abstandssteuerteils und dem äußeren Umfang der Formoberflächen angeordnet.As for the shape of the piece of glass, it is a disk-like shape as in the examples described above shown, cheap because this facilitates the shaping. However, the shape of the piece of glass is not limited to a disk-like shape, but rather any shape used to create the shape of an object product suitable shape can be used. The amount of glass in the piece of glass should preferably be slightly larger than that of the end product, taking into account a measurement error and if there is excess glass material in Molds of the product is present, this excess amount is squeezed out of the mold surfaces of the molds. To this end, the clearance control member is in the vicinity of the outer periphery of the mold surfaces with some clearance between the inner periphery of the clearance control member and the outer periphery of the mold surfaces arranged.

Als Abstandssteuerteil wird ein starres Material mit einem größeren Ausdehnungskoeffizienten als das des Glasmaterials verwendet. Das Material für das Abstandssteuerteil ist jedoch nicht auf eine Metallmaterialzusammensetzung, wie in den zuvorbeschriebenen Beispie-A rigid material with a greater coefficient of expansion than that of the Glass material used. However, the material for the clearance control part is not limited to a metal material composition, as in the examples described above

len beschränkt. Beispielsweise kann das Abstandssteuerteil hitzebehandelt oder oberflächenbehandelt oder teilweise ersetzt werden durch ein starreres Material, um einen Verschleiß, der bei Verwendung des Abstandssteuerteils auftritt, zu verhindern.len limited. For example, the distance control part heat-treated or surface-treated or partially replaced by a more rigid material in order to to prevent wear that occurs when the clearance control part is used.

Das Abstandssteuerteil kann in einer geeigneten Position angeordnet sein, in der das Teil in engem Kontakt mit den öderen und unteren Formen sein kann, und dadurch kann es die Bewegung der Form oder den Abstand zwischen den Formen steuern. In dem Fall, in dem das Abstandssteuerteil neben dem äußeren Umfang der Formoberflächen der Formen angeordnet ist, braucht das Abstandssteuerteil nicht eine kurze zylindrische Gestalt zu haben, sondern kann beispielsweise aus mehreren scheibenähnlichen oder säulenförmigen, miteinander verbundenen Abstandhalterkomponenten jeglicher Querschnittsform zusammengesetzt sein. Kurz gesagt, muß das Abstandssteuerteil lediglich in einer Position angeordnet sein, in der es einen Teil von jeder der beiden Formen außerhalb der gegenüberliegenden Formoberflächen der Formen berührt. Das Abstandssteuerteil muß eine zur Steuerung des Abstandes zwischen den Formen gegen den Preßdruck geeignete Festigkeit und Gestalt haben.The distance control part can be arranged in a suitable position in which the part is in close contact with may be the more desolate and lower forms, and thereby it may be the movement of the form or the distance between control the shapes. In the case where the clearance control member is adjacent to the outer periphery of the mold surfaces the shapes is arranged, the distance control part does not need to have a short cylindrical shape, but can, for example, consist of several disk-like or column-shaped spacer components connected to one another be composed of any cross-sectional shape. In short, the distance control part must only be arranged in a position in which there is a part of each of the two forms outside the opposing mold surfaces of the molds. The distance control part must be one for control of the distance between the molds against the pressing pressure have suitable strength and shape.

Wenn ein zylindrischer Abstandhalter als Abstandssteuerteil verwendet wird, sollte seine Gestalt, insbesondere die Gestaltung seiner Innenflächen, geeignet gestaltet sein. Beispielsweise kann eine Stufe in der Mitte der inneren Umfangswand vorgesehen sein, so daß sich das untere Umfangsteil des Glasstückes auf der Stufe abstützen kann.If a cylindrical spacer is used as a spacing control member, its shape should, in particular the design of its interior surfaces, be appropriately designed. For example, a step in the middle of the inner peripheral wall may be provided so that the lower peripheral part of the glass piece is supported on the step can.

- yr -- yr -

Wenn der zylindrische Abstandhalter, wie in den zuvorbeschriebenen Beispielen gezeigt, als Abstandssteuerteil verwendet wird, ist es im allgemeinen vorteilhaft, das Bodenumfangsteil des Glasstückes von einem Stützteil in Form einer dünnen Platte, die von dem Abstandhalter getrennt ist zu stützen.When the cylindrical spacer, as in the previously described Examples shown is used as the distance control part, it is generally advantageous to use the Bottom peripheral part of the glass piece from a support part in the form of a thin plate, which is separated from the spacer is to be propped up.

Das Abstandssteuerteil wird vorzugsweise bei der Gelegenheit erhitzt, bei der das Glasstück sehr schnell vor dem Preß Vorgang erhitzt wird, es kann aber auch getrennt von dem Glasstück in Abhängigkeit von der Lage oder anderen Bedingungen des Abstandssteuerteils erhitzt werden.The clearance control part is preferably heated on the occasion when the glass piece is very quickly is heated before the pressing process, but it can also be separated from the piece of glass depending on the location or other conditions of the clearance control part.

Der Stützring sollte vorzugsweise dünn sein und aus einem Material bestehen, das bei Formgebungstemperatur, und wenn eine überschüssige Menge des gepreßten Glasstückes ausfließt, durch dieses ausfließende überschüssige Glas verformbar ist. Weiche Metallplatten verschiedener Art genügen dieser Bedingung. Ein Auslösemittel (releasing agent) kann für das Stützteil, wenn erforderlich, verwendet werden.The support ring should preferably be thin and consist of a material that, at the molding temperature, and when an excess amount of the pressed glass piece flows out, excess flow through it Glass is deformable. Soft metal plates of various types meet this requirement. A trigger (releasing agent) can be used for the support part if necessary.

Das Stützteil kann eine flache ringförmige Gestalt, wie im Beispiel 1, haben und vorzugsweise der gestalt sein, daß die Innenkante des Rings sich progressiv in einer graduellen Kurve verändert, so daß, wenn das Stützteil zwischen die Formen gesetzt wird, es eine nach unten konkave Form hat. Diese Form erleichtert das Positionieren des Glasstückes auf dem Stützring. Es ist verständlich, daß der Stützring keine perfekte ringförmige Gestalt haben muß, sondern eine polygonale Gestalt haben kann, teilweise ausgespart sein kann oder einen Griff haben kann.The support part can have a flat annular shape, as in Example 1, and preferably be of the shape that the inner edge of the ring changes progressively in a gradual curve, so that when the support member is placed between the shapes, it has a downwardly concave shape. This shape makes positioning easier of the piece of glass on the support ring. It will be understood that the backup ring is not perfectly annular Must have shape, but can have a polygonal shape, can be partially recessed or a handle may have.

Das Stützteil kann an dem zylindrischen Abstandhalter aufgehängt sein oder auf einer in der inneren Wand des Abstandhalters gebildeten Stufe aufliegen. In Abhängigkeit von dem Abstand zwischen dem Abstandssteuerteil und die Formoberflächen der Formen kann ein Halter an dem oberen Teil der unteren Form angeordnet sein und das Stützteil kann auf diesem Halter aufliegen. In diesem Fall sollte das Stützteil vorzugsweise von dem Halter abnehmbar sein.The support part can be suspended from the cylindrical spacer or on one in the inner wall of the Spacer formed step rest. Depending on the distance between the distance control part and the mold surfaces of the molds, a holder can be arranged on the upper part of the lower mold and that Support part can rest on this holder. In this case, the support part should preferably be from the holder be removable.

Das Aufheizen des Glasstückes vor dem Formen kann auf konventionelle Weise erfolgen, d.h. das Aufheizen des gesamten Glastückes bis auf eine vorbestimmte gleichförmige Temperatur oberhalb des Umwandlungspunktes, an dem das Glas formbar ist.The heating of the piece of glass before molding can be done in a conventional manner, i.e. the heating of the entire piece of glass down to a predetermined uniform temperature above the transformation point which the glass is malleable.

In bezug auf die Form können verschiedene Materialien, die für eine hohe Oberflächengüte geeignet sind, verwendet werden. Am häufigsten wird eine Form aus rostfreiem Stahl verwendet. Eine Form mit einer Formoberfläche aus hartem Metall, das mit einem wertvollen Material überzogen ist, oder eine Form mit einer Kantenformoberfläche aus Silikonkarbit oder Silikonnitrit oder anderen Keramikwerkstoffen, die einen kleinen Ausdehnungskoeffizient haben, können ebenfalls benutzt werden. In jedem Fall muß die Form, da ein geformtes Glasprodukt häufig eine Toleranz der Oberflächenrauhheit von +0,02μΐη haben muß, eine Formoberfläche haben, die in der Lage ist, ein derartiges Präzisionsprodukt zu formen. Vorzugsweise sollte die Form derart sein, daß sie von einer inneren Wärmequelle in bekannter Weise aufgeheizt wird und die Temperatur der Form gemessen werdenAs for the shape, various materials suitable for high surface finish can be used will. Most commonly, a stainless steel mold is used. A shape with a shape surface made of hard metal coated with a valuable material, or a shape with an edge molding surface made of silicon carbide or silicon nitrite or other ceramic materials that have a small coefficient of expansion can also be used. In any case, the shape must be a molded one Glass product often has to have a surface roughness tolerance of + 0.02μΐη, have a mold surface that is in is capable of molding such a precision product. Preferably the shape should be such that it is heated by an internal heat source in a known manner and the temperature of the mold can be measured

kann oder eines Typs, bei dem die Wärmezufuhr in Abhängigkeit von außen kommenden Eingabedaten gesteuert ist.can or of a type in which the heat supply is controlled as a function of external input data.

Zusammenfassend wird bei dem Preßvorgang das Abstandssteuerteil auf eine Temperatur in der Nähe der Temperatur des gesamten Glasstückes oder der Oberflächentemperatur des Glasstückes aufgeheizt, unabhängig davon, ob ein Unterschied in der Temperatur zwischen dem Innenbereich und dem Oberflächenbereich des Glasstückes vor Beginn des Pressens besteht. Die Temperatur der Formoberflächen der Formen sollten vorzugsweise nicht den Glasumwandlungspunkt übersteigen.In summary, in the pressing process, the clearance control member is raised to a temperature close to that temperature of the entire piece of glass or the surface temperature of the piece of glass is heated, regardless of whether there is a difference in temperature between the inside area and the surface area of the piece of glass Start of pressing exists. The temperature of the mold surfaces of the molds should preferably not be Exceed glass transition point.

Gleichzeitig mit dem Berühren der Formoberfläche der einen, sich verlagernden Form mit einer Oberfläche des Glasstückes oder nach einem derartigen Kontakt, wie in den zuvorgenannten Beispielen, berührt die Formoberfläche der anderen Form die andere Oberfläche des Glasstückes, wodurch das Pressen beginnt. Die Temperatur der Formen wird danach in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Abkühlplan gesteuert.Simultaneously with the touching of the mold surface of one, shifting mold with a surface of the Glass piece or after such contact, as in the aforementioned examples, touches the mold surface the other shape the other surface of the piece of glass, which starts pressing. The temperature of the Molding is then controlled as a function of a predetermined cooling schedule.

Während des Preßvorgangs und während das Pressen fortschreitet, wobei sich der Abstand zwischen den beiden gegenüberliegenden Formen graduell verengt, wird das Glasstück durch Wärmeleitung hauptsächlich über die Formen gekühlt. Die Form und das Abstandssteuerteil leiten Wärme nach außen ab, wodurch ihre Temperatur fällt. Wenn der Preßvorgang abgeschlossen ist, sind sowohl die Temperatur des geformten Glasproduktes und die der Formen auf eine Temperatur in der Nähe der unteren Kühltemperatur des Glases gefallen.During the pressing process and as the pressing proceeds, the distance between the two increases opposite forms gradually narrowed, the piece of glass is mainly through the forms of heat conduction chilled. The mold and the gap control part dissipate heat to the outside, causing their temperature to drop. if When the pressing process is complete, both the temperature of the molded glass product and that of the molds are fallen to a temperature near the lower cooling temperature of the glass.

Die Formgebung der Formen wird in Abhängigkeit von der thermischen Kontraktion in Preßrichtung des zwischen den Formen angeordneten Abstandssteuerteils gesteuert, d.h. von der Dimension des Abstandssteuerteils in Preßrichtung. The shape of the forms is a function of the thermal contraction in the pressing direction between the Molds arranged spacing control member controlled, i.e. of the dimension of the spacing control member in the pressing direction.

Zwischen der Temperatur des Abstandssteuerteils und der Dimensionsänderung aufgrund der Kontraktion besteht ein funktioneller Zusammenhang. Entsprechend kann die Temperatur und nachher auch die Dimension des Abstandssteuerteils in Preßrichtung, bei der der Preßvorgang der Formen abgebrochen werden soll, zuvor durch Berechnung und Experiment bestimmt werden. Wenn die vorbestimmte Temperatur oder Dimension des Abstandssteuerteils erreicht worden ist, wird die Information entweder der Temperatur oder der Dimension über einen geeigneten elektronischen Steuerschaltkreis einem Bewegungssteuermechanismus für die Form zugeführt, um die Zustellung der Form zu beenden. Es ist vorteilhafter, die Temperaturinformation von dem Abstandssteuerteil zu erhalten als die Dimensionsinformation. Die Temperaturinformation kann schnell mit einer ausreichend hohen Genauigkeit mit einer konventionellen Meßmethode erhalten werden, während eine mit bekannten Methoden gemessene Dimensionsinformation dazu tendiert, ungenau zu werden, da die Messung um ein hocherhitztes Teil herum ausgeführt wird. Alternativ kann der Abstand zwischen den Formen oder die Temperatur der Formen, die die Temperatur des Abstandssteuerteils indirekt anzeigen, gemessen werden, anstelle direkt die Temperaturinformation des Abstandssteuerteils zu erhalten. Die Beendigung der Bewegung der Form kann über eine solche indirekte Information gesteuert werden. Die Steuerung über die Temperaturinformation von dem Abstandssteuerteil ist jedoch vorzuziehen.There is a difference between the temperature of the clearance control part and the dimensional change due to the contraction functional context. The temperature and subsequently also the dimensions of the distance control part can be correspondingly in the pressing direction, in which the pressing process of the forms is to be canceled, beforehand by calculation and experiment. When the predetermined temperature or dimension of the clearance control part is reached has been, the information is either the temperature or the dimension via an appropriate one electronic control circuit is fed to a movement control mechanism for the mold in order to control the infeed to finish the shape. It is more beneficial to have the temperature information from the distance control part as the dimension information. The temperature information can be obtained quickly with a sufficiently high accuracy with a conventional measuring method, while dimensional information measured by known methods tends to become inaccurate as the Measurement is carried out around a highly heated part. Alternatively, the distance between the shapes or the Temperature of the molds, which indirectly indicate the temperature of the distance control part, are measured instead get the temperature information of the distance control part directly. The termination of the movement of the form can can be controlled via such indirect information. The control over the temperature information from the However, the distance control part is preferable.

Nachdem das geformte Produkt eine geeignete Temperatur erreicht hat, wird das geformte Produkt aus den Formen entfernt, indem es mit dem Abständssteuerteil entnommen wird oder durch Umdrehen der Formen. Das geformte Produkt wird, wie erforderlich, geglüht und der überschüssige Teil entfernt, um ein Endprodukt zu schaffen.After the molded product has reached a suitable temperature, the molded product comes out of the molds removed by removing it with the distance control part or by flipping the molds. The molded product is annealed as necessary and the excess is removed to create a final product.

Das Verfahren ist geeignet zur Bildung eines optischen Elementes aus einem festen Glasstück, das durch Schneiden eines stangenähnlichen Glases vorbereitet worden ist und das mit einem vorbestimmten Betrag abgemessen ist. Es ist jedoch möglich, weichgemachtes Glas in ein aufgeweichtes Glasstück bestimmter Größe zu schneiden und dieses aufgeweichte Glasstück zwischen zwei Formen unter Verwendung eines Abstandssteuertexls, das auf eine vorbestimmte Temperatur aufgeheizt worden ist, einzufügen, wenn die Temperatur des Glasstücks für die Formgebung geeignet ist.The method is suitable for forming an optical element from a solid piece of glass, which is cut by cutting a rod-like glass has been prepared and measured by a predetermined amount is. However, it is possible to cut plasticized glass into a softened piece of glass of a certain size and this softened piece of glass between two molds using a spacing control text based on a predetermined temperature has been heated to insert when the temperature of the piece of glass for the Shaping is suitable.

Das Formenpaar kann derart gestaltet sein, daß nur eine von beiden für die Formgebung bewegt wird oder daß beide bewegt werden, indem sie ihre Bewegung gleichzeitig oder zu verschiedenen Zeiten beginnen. In jedem Fall ist es nicht vorteilhaft, daß eine Oberfläche des Glasstückes eine Formoberfläche berührt und nach Ablauf einer relativ langen Zeit die andere Oberfläche des Glasstückes die andere Formoberfläche berührt. Es ist erwünscht, daß die Kontakte zwischen den zwei Oberflächen des Glasstückes und den zwei Formoberflächen gleichzeitig oder nacheinander innerhalb einer relativ kurzen Zeitspanne von wenigen Sekunden hergestellt werden. The pair of molds can be designed in such a way that only one of the two is moved for the shaping or that both are moved by starting their movement at the same time or at different times. In each In this case, it is not preferable that a surface of the glass piece touches a mold surface and after it has expired the other surface of the glass piece contacts the other mold surface for a relatively long time. It is Desirably, the contacts between the two surfaces of the piece of glass and the two mold surfaces be produced simultaneously or one after the other within a relatively short period of time of a few seconds.

-JfZ--JfZ-

Mit dem Verfahren kann ein geformtes Glasprodukt mit einer Oberflächengenauigkeit einer optischen Oberfläche innerhalb von sechs Newton'sehen Ringen, einer Unregelmäßigkeit innerhalb von λ/2 und eine Oberflächenrauhigkeit von +0,02μπι mit einer relativ einfachen Einrichtung hergestellt werden. Darüber hinaus kann eine Dickengenauigkeit des geformten Glasproduktes von +50μπι erzielt werden. Entsprechend ist das Verfahren zur Erzeugung eines optischen Elementes mit einer ausgezeichneten Oberflächengenauigkext und einer genauen Dickenspezifikation geeignet.The method can produce a molded glass product with a surface accuracy of an optical surface within six Newton's rings, an irregularity within λ / 2 and a surface roughness of + 0.02μπι with a relatively simple device getting produced. In addition, a thickness accuracy of the formed glass product of + 50μπι can be achieved will. Accordingly, the method for producing an optical element with an excellent Surface precision text and an exact thickness specification.

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Claims (2)

ANSPRÜCHEEXPECTATIONS 1. Formgebungsverfahren für Hochpräzisions-Glasprodukte durch Aufheizen und Erweichen eines Glasstücks zumindest in seinem Oberflächenbereich und durch Formen des Glasstücks durch Pressen zwischen Formoberflächen von zwei Formen,1. Forming process for high-precision glass products by heating and softening a piece of glass, at least in its surface area, and by shaping the piece of glass by pressing between mold surfaces of two molds, dadurch gekennzeichnet,
daß während des Pressens eine relative Zustellbewegung der Formen aufeinander zu durchgeführt wird, die der Dimensionsänderung eines zwischen dem Formenpaar angeordneten aufgeheizten Abstandssteuerteils mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der im wesentlichen gleich oder größer ist als der des Glasstückes, angepaßt ist, wobei das Abstandssteuerteil eine thermische Kontraktion in Preßrichtung um einen Betrag, der im wesentlichen gleich oder größer ist als der des Glasstückes in Preßrichtung aufgrund des Abkühlens des Glasstücks, ausführen kann und diese Dimensionsänderung des Abstandssteuerteils infolge der thermischen Kontraktion aufgrund seiner Abkühlung entsteht.
characterized,
that during the pressing a relative infeed movement of the molds towards each other is carried out, which is adapted to the dimensional change of a heated distance control part arranged between the pair of molds with a thermal expansion coefficient which is substantially equal to or greater than that of the glass piece, the distance control part being a thermal contraction in the pressing direction by an amount substantially equal to or greater than that of the glass piece in the pressing direction due to the cooling of the glass piece, and this dimensional change of the distance control part occurs due to the thermal contraction due to its cooling.
2. Formgebungsverfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Detektieren einer vorbestimmten Temperatur, wenn ein Abstand zwischen den gegenüberliegenden Formoberflächen des Formenpaars während des Pressens des Glasstückes auf einen Abstandsbetrag reduziert ist, bei dem die Relativbewegung der Formen beendet werden soll, wobei diese Temperatur diesem Abstandsbetrag des Abstandssteuerteils, der sich mit der begleitenden Relativbewegung der Formen verringert hat, entspricht und das übertragen eines Detektionssignals an ein die Bewegung der Formen steuerndes Steuersystem, um die Relativbewegung der Formen zu beenden.2. Shaping method according to claim 1, characterized by detecting a predetermined temperature, when a distance between the opposing mold surfaces of the mold pair during the Pressing the piece of glass is reduced to a distance at which the relative movement of the molds should be terminated, this temperature this distance amount of the distance control part, which is has decreased with the accompanying relative movement of the forms, corresponds to and transfers one Detection signal to a control system controlling the movement of the molds in order to determine the relative movement of the To finish forms.
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